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Transcrição

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2 , -.$ O Sistema de Sustentação é composto por: Estrutura H Torre de sustentação Sapata Estrutura H Torre de Sustentação Sapata

3 $##, -.$ Determinação da altura mínima do sistema coletor: As antenas devem estar a uma altura suficiente para que não sofram interferência pela Terra em sua impedância, esta altura é dada pela relação. h 1,5 Logo a altura mínima será de: λ hmin = 1,5λ como λ = 1,98m hmin = 2, 97m Então as antenas devem estar a uma altura igual ou superior a 3,00m Montagem equatorial da Torre: A montagem equatorial permite ao sistema o movimento de um só servomotor para o rastreio de qualquer fonte, pois após o apontamento do sistema de antenas em declinação será necessário somente o movimento do servomotor de ângulo horário. Este movimento será apenas para compensar a rotação da Terra.

4 $##, -.$ Montagem equatorial da Torre: A B Uma estrutura com montagem equatorial é basicamente composta por dois segmentos: A e B, como mostra a figura. O segmento A está direcionado para o Pólo Sul Celestial, em torno do qual todas as fontes giram, esta direção encontra-se a uma altitude do horizonte igual a latitude do local, que neste caso é 29º,41. O tamanho do segmento B, que é fixo ao solo com um ângulo de 15º, foi determinado com base na altura que o sistema deve ter para que não sofra alterações na impedância e também para que seu CG fique situado sob a sapata, já o comprimento do segmento A foi determinado analisando-se o ponto crítico do movimento das antenas.

5 $##, -.$ Tamanho total da torre: A altura total da torre ficou em 5,70m, o que determina uma altura maior de 3m para as antenas.

6 $##, -.$ Determinação do material e dimensões da torre: Foram levados em conta a funcionalidade e o valor econômico para a determinação da estrutura de suporte das antenas. Foram levados em conta: Topologia geral da estrutura Forma e peso das antenas e do servomecanismo Limite de deformações aceitáveis sob cargas acidentais Na análise foram considerados o peso próprio e ação do vento em carregamentos separados. HIPÓTESES DE MATERIAIS: Alumínio Aço Concreto Armado

7 $##, -.$ Peso Próprio: Barras de Aço: Estrutura da antena em seção vazada de (15x15)cm Espessura das paredes de 5 mm Peso das barras: Peso específico do aço= 7859 Kgf/cm 3 ; g = 0,2277 Kgf/cm Barras de Alumínio: Estrutura da antena em seção vazada de (15x15)cm Espessura das paredes de 5 mm Peso das barras: Peso específico do alumínio = 2800 Kgf/cm 3 ; g = 0,0815 Kgf/cm

8 $##, -.$ Barras de Concreto Armado: Estrutura da antena maciças de (20x20)cm Peso das barras: Peso específico do concreto armado = 2500 Kgf/cm 3 ; g =1 Kgf/cm Ação do Vento: Conforme NBR 6123 Sobre as Barras de Alumínio ou Aço: Força = 0,25 Kgf/cm Sobre as Barras de Concreto Armado: Força = 0,33 Kgf/cm

9 $##, -.$ Sobre cada Antena: Força = 12,5 Kgf/cm Logo a força sobre o sistema coletor será de 50 Kgf/m Análise dos resultados: Através da análise dos esforços, verificamos que em nenhum dos casos estes são significativos. Na consideração da deformação por ação de carga acidental, neste caso o vento, verificou-se que somente o Aço ficou dentro dos limites impostos de giro (0,5º). Nos demais materiais os giros foram muito elevados: Alumínio: 1,5º Concreto Armado: 4,8º

10 $##, -.$ CONCLUSÃO: A solução com estrutura de aço é a mais recomendável e sapata de concreto.

11 ##/ Dimensionamento: As distâncias entre os elementos do H foram cedidos pelo Cavendish Laboratory/Mullard Radio Astronomy Observatory MRAC Cambridge Inglaterra. Foram δ usados tubos de aço galvanizado pois possuem resistência à corrosão. Diâmetro nominal (mm) D (mm) d (mm) δ (mm) q (Kg/m) S (cm 2 ) J (cm 3 ) ,75 5,2 6,627 26, ,75 6,64 8,985 57,596 Sendo: D = diâmetro externo d = diâmetro interno = espessura q = peso linear S = área da seção transversal J = momento de inércia δ

12 ##/ Deflexões surgidas: As deflexões que surgem são devido, basicamente ao peso das antenas, acessórios, cabos coaxiais e devido ao peso próprio das estruturas. Para cálculo das deflexões interiores consideremos o ponto A. Pela superposição dos efeitos, temos: δ = 3 p. L 3. E. I + 4 q. L 8. E. I δ A = 2,321 mm

13 ##/ Para cálculo das deformações exteriores consideremos o ponto B, sendo que esta estrutura está engastada em A. Pela superposição dos efeitos, temos: δ = 3 p. L 3. E. I + 4 q. L 8. E. I δ B = 1,6 mm

14 ##/ Conclusões sobre as deflexões: Pelos cálculos nota-se que a posição mais crítica da estrutura é quando o sistema coletor estiver apontando para o zênite. Neste caso temos a tendência das antenas afastarem-se em cima, e como conseqüência, aproximarem-se embaixo. A partir destas deflexões verifica-se a resolução angular do radiotelescópio. As deflexões para os tubos escolhidos não devem interferir nas observações do radiointerferômetro.

15 ##/ Torque no Conjunto Antena + H: O conjunto Antena + H será fixado à torre de sustentação pelo Servomecanismo, este conjunto terá dois graus de liberdade. Como já foi dito o movimento em ângulo horário será somente para a compensação da rotação da terra, logo, esta velocidade angular é muito baixa bem como tempo necessário para aceleração e desaceleração. Para que o incremento no movimento seja o mais confiável possível, ou seja para que o H tenha o menor deslocamento possível após o desligamento dos motores optamos por: Aceleração de 0 à 0,2 rpm em 0,1 segundo. Para se ter esta grande aceleração em um tempo tão curto é necessário uma grande força, tanto de partida como de parada. Como temos dois movimento independentes, calculamos o torque para cada um deles.

16 ##/ Para o movimento de variação de Ângulo Horário: Considerando a massa das antenas, dos tubos e dos acessórios e a aceleração angular de 0,2 rpm em 0,1 segundo, teremos um torque de: C = V. I t α Onde: V = velocidade da estrutura I = momento de inércia = 156 Kg.m 2 t α = tempo de aceleração Logo: C = 32,33 N.m = 3,3 Kgf.m

17 ##/ Para o movimento de variação da Declinação: Com as mesmas considerações anteriores mas sem o peso dos acessórios, teremos um torque de: Conclusões sobre o torque: Logo: C V. I = t α neste caso I = 25,54 Kg.m 2 C = 0,58 Kgf.m Destes cálculos chegamos, a um torque igual ou superior a 3,5 Kgf.m para girar os sistemas

18 Observatório Espacial do Sul São Martinho da Serra - RS Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais Santa Maria - RS Contato: viviane@lacesm.ufsm.br